Kunststoff / Produktentwicklung / Produktion

Stellenwert der Simulation nimmt zu

Die Kiefel GmbH, Freilassing, setzt vor der Fertigung von Serienwerkzeugen mittlerweile standardmäßig sowohl bei der Thermoformung, dem Kaschieren als auch beim IMG(In-Mould-Graining)-Verfahren auf die Simulation mit dem Programmsystem T-SIM. „Die Simulation leistet einen erheblichen Beitrag, hochwertige Bauteile schnell und kostengünstig herzustellen. Bei Automobil-Interieur-Teilen ist es möglich, durch geeignete Simulationstechniken bis zu 60 % der Entwicklungszeit und den damit verbundenen Kosten gegenüber klassischen Versuchswerkzeugen einzusparen,“ erläutert Rupert Gschwendtner, Leiter der Abteilung F&E, bei der Kiefel GmbH. „Insbesondere schwierig zu formende Bereiche oder zu starke Folienauszugsgrade werden sehr gut sichtbar. Die Thermoformsimulation erlaubt es, sehr frühzeitig und kostengünstig die Machbarkeit verschiedener Konzepte zu überprüfen und bietet so eine gute Grundlage für weiterführende Entscheidungen.“

Simulationsergebnisse

Die Simulationsergebnisse lassen sehr gute Aussagen über die grundsätzliche Formbarkeit zu. Der Berechner kann sich ein Urteil bilden, ob die gewählte Lage und Ausführung des Formwerkzeuges für die Anwendung geeignet ist, was ohne Simulation meist zeitintensiv mit teueren Versuchswerkzeugen geklärt werden muss. Der erforderliche Materialbedarf und vor allem die erreichbare Materialverteilung lassen sich sehr gut mit den Simulationsergebnissen vorhersagen. Ebenso wird auch der Einfluss der Prozessparameter, wie z. B. Formtemperatur, Vorblashöhe usw. auf die Teilequalität sichtbar. Unter anderem werden Ergebnisse wie Foliendicke, Auszugsgrad in x- oder y-Richtung, sowie Temperaturverlauf während der Formung angezeigt. Die Software erlaubt grundsätzlich die Abbildung von Formvorgängen sowohl mittels Vakuum als auch durch Druckluft. Es kann mit Ober- und Unterwerkzeug und mit bis zu zehn im Raum programmierbaren Formhilfen simuliert werden.

IMG-Direktkaschierung

Neben der Folienformung und Kaschierung ist die Simulation auch für IMG-Anwendungen bestens geeignet. Hierzu wird neben dem Trägerteil auch die Narbschale in die Rechnung eingebunden. Für einen IMG-Kaschierprozess ist es bekanntermaßen besonders wichtig, dass das Trägerteil bezüglich der Narbschale so abgestimmt ist, dass eine optimale Prägung erreicht wird. Das Trägerteil muss so ausgelegt werden, dass ein Prägespalt entsprechend der resultierenden Foliendicke erreicht wird. Für die Abstimmung sind meist teuere und zeitintensive Versuche erforderlich. Nach Aussage der Kiefel GmbH ist es hier erstmals gelungen, anhand der Simulationsergebnisse im ersten Anlauf eine erfolgreiche Trägerteilauslegung durchzuführen.

Zweifarbkaschierung

Für die Kaschierung von Bauteilen mit zweifarbiger Folie kann die Lage der Farbtrennung überprüft werden. Die virtuelle Folie wird mit einem Raster versehen, sodass Verzüge und Positionsverschiebungen während der Formung sehr gut sichtbar werden. Falls erforderlich kann durch entsprechende Maßnahmen, wie z. B. den Einsatz von Formhilfen oder Klemmvorrichtungen die Lage der Farbtrennung weiter optimiert werden.

Materialcharakterisierung

Grundsätzlich stehen für die Simulation Materialdaten, welche das thermomechanische Verhalten des Materials beschreiben, für die gängigsten Standardmaterialien in einer Datenbank bereit. Zur Steigerung der Aussagegenauigkeit ist es aber vorteilhaft, die genauen Werkstoffkennwerte der Folie zu verwenden. Dies gilt insbesondere für Folienverbunde. Zur Bestimmung der Kennwerte wurde bei Kiefel ein Prüfgerät entwickelt, dass es ermöglicht, die entsprechenden Kennwerte der Originalfolie zu ermitteln und daraus einen Datensatz für die Simulationssoftware zu generieren.